苦荞遗传分离群体的构建及籽粒黄酮含量的QTL定位

Flavonoids, the main medicinal compositions in seeds of tartary buckwheat, have been paid much attention because of its remarkable curative effects on tumor, hyperlipidemia and hypertension. To reveal the genetic variation and guide the molecular breeding of tartary buckwheat cultivars with high flavonoids contents in seeds, it is essential to map quantitative trait loci (QTL) of seed flavonoids content and dissect its. In this project, an F2:3 and a recombinant inbred line (RIL) population will be developed based on an F2 population derived from a cross between tartary buckwheat accessions with low and high flavonoids content in seeds. The genetic linkage map of F2 and RIL population will be constructed respectively using the SSR markers developed from seed transcriptome sequence and STS primers for the key genes, involved in flavonoid biosynthetic pathway of F.tataricum. QTLs for flavonoids contents will be identified, according to the flavonoids contents by measurement of the seeds of F2 and RIL population for three years. And markers close linked with flavonoids contents in tartary buckwheat seeds will be obtained, through RAD method, in the confidence interval of consensus QTL. The study will provide key markers for molecular breeding of F.tataricum varieties with high flavonoids in seeds, and lay a theoretical thesis for studying its regulation mechanism.

黄酮类化合物是荞麦籽粒的主要药用成分，因具有抗癌、降血脂和降血压等多种生物功能而倍受国内外学者的重视。因此，解析苦荞籽粒黄酮含量遗传变异机理，开展籽粒黄酮含量QTL的定位研究，指导选育高籽粒黄酮含量苦荞栽培品种具有重要理论意义与应用价值。本项目拟以苦荞F2分离群体为研究材料，构建F2:3家系及RIL8群体。以苦荞种子转录谱序列开发的SSR 标记，及黄酮生物合成途径中关键基因的序列信息设计引物，构建F2及RIL8群体的遗传图谱。完成F2:3家系、RIL8 群体及亲本三年籽粒黄酮含量测定，检测籽粒黄酮含量QTL位点。比较F2群体及RIL8群体QTL定位的异同，确认控制籽粒黄酮含量的一致性QTL。通过RAD技术对目标QTL内分子标记的加密，发掘与籽粒黄酮含量紧密连锁的分子标记，为高籽粒黄酮含量苦荞栽培种的分子辅助育种提供选择标记。本项目还将为揭示苦荞籽粒黄酮含量合成调控机制的研究奠定理论基础。

黄酮类化合物是苦荞籽粒的主要药用成分，因具有抗癌、降血脂和降血压等多种生物功能而倍受国内外学者的重视。因此，解析苦荞籽粒黄酮含量遗传变异机理，开展籽粒黄酮含量QTL的定位研究，指导选育高籽粒黄酮含量苦荞栽培品种具有重要理论意义与应用价值。本研究开发了350对苦荞EST-SSR标记及273对Genomic-SSR标记。基于苦荞193份种质分析了SSR标记的多态性，并对籽粒黄酮含量与62个SSR标记进行关联分析，检测到5个与籽粒黄酮含量显著关联的标记，共解释超过43.4%的表型差异，是控制籽粒黄酮含量的重要的位点，对于改良苦荞籽粒黄酮含量具有十分重要的意义。基于籽粒黄酮含量关联位点所来自的Unigenes，在苦荞基因组开发了20对籽粒黄酮含量相关的功能标记。经验证发现TatG0005、TatG0102、TatG0120和TatG0253这4标记能有效地区分苦荞高、低籽粒黄酮含量种质，这4个功能标记在分子标记辅助选择高籽粒黄含量种质中具有非常的重要意义和应用前景。基于简化基因组测序，构建了苦荞“小米荞×晋荞2号”F2分离群体高密度SNP连锁图谱，包含10个连锁群，共974个SNP标记位点，总图为1095.88 cM，平均图距为0.89 cM，有效地辅助了苦荞基因组序列的组装。分析了“小米荞×晋荞2号”RILs群体籽粒黄酮含量及农艺性状的变异及关联，发掘了25个高产的厚果壳株系和17个高产的薄壳类型株系，对于苦荞高产品种的选育及厚壳特性的遗传改良提供了宝贵材料。基于有参重测序，构建了RILs群体（F7）高密度遗传连锁图谱，包含8个连锁群，280,656个SNP标记，总图距1,444.16cM，平均图距0.35cM，有利于苦荞比较基因组、性状QTL定位等科研工作的开展。共检测到4个籽粒黄酮含量的QTL位点及47个主要农艺性状QTL位点，第1染色体的83.5～89.4 cM区段及第4染色体的120.9～128.2 cM区间为可重复出现的稳定的主效QTL位点，为后续QTL图位克隆锁定了目标。通过生物信息学分析，预测了QTL区间对应于染色体区段的候选基因，为籽粒黄酮含量极端株系基因序列的差异比较分析，目标QTL区间标记开发、加密，候选基因功能验证等后续研究奠定了良好的基础。